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萬一燒烤店老板問你燒氣好還是燒電好,你該如何科學(xué)回答?

2017-12-14 18:25:28 大云網(wǎng)  點(diǎn)擊量: 評論 (0)
萬一燒烤店老板問你燒氣好還是燒電好,你該如何科學(xué)回答?

 編者按: 近日,天氣降溫和環(huán)保壓力雙重施加伴隨而來的是席卷而來的“氣荒”,“煤改電”進(jìn)入大眾的視野并得到熱議。俗話說的好,一切美好的事物都要付出代價(jià)。對于“煤改電”,怎樣計(jì)算其中的代價(jià),又該由誰承擔(dān)?本文作者在真實(shí)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上采取仿真演算得出了煤改電升級改造的成本——此外,他也提出了一些疑問。

 

我有個(gè)小群,這個(gè)小群里的幾個(gè)人湊一起最愛干的事兒就是八卦或者找好吃的,突然有天有人發(fā)了這么一個(gè)新聞。

雖然別的地方我陸續(xù)看了很多,但既然開八,于是特想八一八。

 

 
 
 
一家熱電廠的大起大落

 

話說新聞里的這座電廠叫華能北京熱電廠,百度是這么說的:

華能北京熱電廠1999年投產(chǎn),位于北京東郊,華能北京熱電廠位于北京東郊高碑店,裝機(jī)容量84.5萬千瓦、擔(dān)負(fù)北京市10%的供電、70%的供氣和30%的集中供熱任務(wù)。是北京市重要的電源熱源支撐點(diǎn),能滿足北京市10%的供電、50%的供汽和40%的集中供熱,替代了近200臺排放嚴(yán)重超標(biāo)的小鍋爐,不僅每年可節(jié)煤20萬噸以上,而且大大提高了北京市的大氣質(zhì)量……

這段話現(xiàn)在看起來真的很有喜感……

言歸正傳

話說這電廠今年三月突然(其實(shí)不突然只是事前沒告訴我們)宣布:“勞資不干了!”

新聞?wù)f:“北京市華能熱電廠一期燃煤機(jī)組即將停機(jī)備用。”

停機(jī)備用,什么概念,就是不發(fā)電了,是冷備用。這座建成不足20年的電廠應(yīng)該折舊還沒折完吧?這個(gè)非常有意思,這電廠不是拆了各位看好,停機(jī)冷備用。

冷備用:指連接設(shè)備各側(cè)均無安全措施,且連接該設(shè)備的各側(cè)均有明顯斷開點(diǎn)或可判斷的斷開點(diǎn)。
設(shè)備本身無異常,所有斷路器和隔離開關(guān)都在斷開位置等待合閘命令,一經(jīng)合閘設(shè)備即能正常
運(yùn)行
。

然后停機(jī)備用,我腦子里當(dāng)下閃過一個(gè)畫面,每天早上一大群人們成群結(jié)隊(duì)的走進(jìn)騎進(jìn)開進(jìn)廠區(qū),走到自己的辦公地點(diǎn)和工作崗位,然后——開始三個(gè)一組斗地主。

我腦子里面這個(gè)畫面其實(shí)不是真的,因?yàn)槲也淮_定冷備用是不是也會有些什么工作比如機(jī)組檢修維護(hù)什么的或者撤走一批人之類,其實(shí)肯定不會閑著,但是為了能啟動肯定也需要有人。

言歸正傳*2

然后到9月份又出了一個(gè)新聞:

 

重復(fù)出現(xiàn),這個(gè)電廠被納入2017的煤電關(guān)停機(jī)組名單里面了并幾乎提供了近1/5的關(guān)停容量。果然,一切都是最好的安排。這也是我認(rèn)為去產(chǎn)能調(diào)結(jié)構(gòu)供給側(cè)改革的一個(gè)有點(diǎn)特別的產(chǎn)物……

然而……沒氣了......于是出現(xiàn)了開頭的新聞……

 

 
 
 
煤改氣的確有其優(yōu)勢

 

對于煤改氣這事兒呢,我開始是不反對的,但是現(xiàn)在看的的確確步子邁的大了一點(diǎn),有點(diǎn)扯到了……我們針對改電和改氣粗算筆建設(shè)成本賬,通過某網(wǎng)搜索,先看用電和用氣設(shè)備價(jià)格。

先看空氣源熱泵,價(jià)格在2-5萬元不等。

(圖片來源:百度)

再看燃?xì)獗趻鞝t,價(jià)格在8000-15000元不等。

(圖片來源:百度)

可見,用電設(shè)備價(jià)格是用氣設(shè)備的3倍左右。

粗算考慮改電的配套電網(wǎng)(涵蓋了配網(wǎng)、主網(wǎng)投資)大概在2-3萬元/戶,改氣考慮管網(wǎng)、入戶管線、LNG撬裝站等等大概在1.5萬元/戶。

不考慮提升老百姓房屋保溫性能的投資,可見改電的建設(shè)投資大概是改氣的2倍左右,不管怎么說,改電比改氣初始貴!

對于老百姓的使用費(fèi)用,直接告訴大家結(jié)論,北京一個(gè)農(nóng)村家庭一年燒煤取暖,需要:

1000多塊錢的煤;

2000多塊錢的氣;

3000多塊錢的電(注意這個(gè)是已經(jīng)大幅優(yōu)惠過的電費(fèi))。

北京這個(gè)水平其實(shí)有一件事兒需要說明,就是電費(fèi)補(bǔ)貼的確很優(yōu)厚,別的地方?jīng)]有這么優(yōu)厚,整個(gè)電網(wǎng)升級改造老百姓是不用掏錢的。而且,北京市政府在低谷電價(jià)的時(shí)候通過補(bǔ)貼讓老百姓以0.1元/度的價(jià)格電采暖。

摘自公開新聞:“對“煤改電”用戶,北京市不執(zhí)行階梯電價(jià),而是執(zhí)行峰谷分時(shí)電價(jià),即晚9點(diǎn)至次日6點(diǎn),電價(jià)為每千瓦時(shí)0.3元。在此基礎(chǔ)上,市區(qū)兩級政府補(bǔ)貼兩毛錢(補(bǔ)貼用電限額每個(gè)采暖季不超過1萬千瓦時(shí)),也就是每千瓦時(shí)電只花一毛錢。“晚上9點(diǎn)到次日6點(diǎn),1萬度電以內(nèi),1度電就花1毛錢;其余時(shí)間段,5000度電以內(nèi),1度電少花1毛錢。”

那2+26到底是用電好還是用氣好呢?如果現(xiàn)在沒氣了,改用電合適嗎?

 

“2+26”城市指的是京津冀大氣污染傳輸通道城市,包括北京市,天津市,河北省的石家莊、
唐山、廊坊、保定、滄州、衡水、邢臺、邯鄲市,山西省的太原、陽泉、長治、晉城市,
山東省的濟(jì)南、淄博、濟(jì)寧、德州、聊城、濱州、菏澤市,河南省的鄭州、開封、安陽、
鶴壁、新鄉(xiāng)、焦作、濮陽)

 

筆者的回答是——不知道。因?yàn)榘蠢碚f越便宜越好,但是因?yàn)椴涣私鈿獾膬r(jià)格體系以及除了燒氣熱效率能夠達(dá)到90%以上(實(shí)際這數(shù)謙虛了)以上我什么都不了解了。

言歸正傳*3

剛剛說了,燃?xì)夤岬男史浅8?/strong>,不考慮供熱管道的損失,燃?xì)忮仩t效率可以在90%以上;而用電一般效率就是電廠發(fā)電+線路傳輸損耗,最高最高也就不到40%,而且還有更多的中間環(huán)節(jié)。

所以即便是氣價(jià)再與汽油接軌,煤改電也比煤改氣貴。

在進(jìn)入正題之前,煤爐、煤改氣、煤改電到底分別長什么樣呢?先找?guī)讖埫焊臍獾膱D吧。

煤爐是這樣的:

(圖片來源:自拍)

改氣以后是這樣:

(圖片來源:網(wǎng)絡(luò))

改電以后是這樣的:

(圖片來源:自拍)

好了,我們現(xiàn)在明白了,其實(shí)改也就改到老百姓家門口實(shí)際上,以及家里的主設(shè)備,我們看到的是,家里暖氣片是不用改的。

改電依然是這樣,本人有幸今年走訪了位于北京房山區(qū)的一家煤改電戶:

(圖片來源:自拍)

暖氣片是沒區(qū)別的……

然而,電采暖最早的時(shí)候有一種電鍋爐,我去調(diào)研的時(shí)候看到的是這樣的:

(圖片來源:自拍)

話說這種純純的電鍋爐,我當(dāng)時(shí)看到的時(shí)候心里幾百只xx馬跑過,看起來就是坑爹的玩兒——純電加熱水循環(huán),想想得有多費(fèi)電,后來問果然說廢棄了,用了一年,太耗電用不起——這不就是個(gè)電阻絲拿鐵皮包了包嗎?

后來統(tǒng)一改成了下面這種,叫做空氣源熱泵的東西。

(圖片來源:自拍)

(圖片來源:自拍)

(照片有限重復(fù)出現(xiàn)標(biāo)記)

一個(gè)事實(shí)是,空氣源熱泵比較省電。

原理簡單,就是卡諾熱機(jī)、空調(diào)、逆卡諾……簡單的說,就是吸收空氣中的熱量給水加溫,1kW基本上能輸出4kW的熱能。去老百姓家問了問,這玩兒還可以,因?yàn)殡娰M(fèi)是0.1元/度,用著也比較安心,還算暖和?;旧弦患乙话俣嗥?,配置4kW,或者最多6kW足夠了(有些屋子長期不住人,還能關(guān)掉一部分)。

再來個(gè)大外觀:

 

(圖片來源:自拍)

煤改電對于農(nóng)村家庭來說基本上改造也一樣就是在最前端加一套設(shè)備。

但是不管對于改氣、改電,需要大量基礎(chǔ)設(shè)施的投資,比如管道、電力設(shè)施。

 

(圖片來源:自拍)

(圖片來源:百度)

這才是要真正花錢的地方——電力設(shè)施的改造,但是電力設(shè)施的改造到底需要多少錢呢?

現(xiàn)在開始真正的學(xué)術(shù)時(shí)間!

 

 
 
 
煤改電花的錢怎么算?

首先,電采暖有三種主要模式:直熱式、蓄熱式、熱泵(空氣源、地源)。

剛才我們說到了,如果采用目前北京地區(qū)煤改電用的最好的空氣源熱泵,1戶改造=4kW。

原來老百姓家基本上容量配置是一戶3kW-5kW左右,也就是安裝了空氣源熱泵漲了一倍以上的容量,達(dá)到7-9kW。

那按照目前的計(jì)劃——“2+26”城市完成以電代煤、以氣代煤300萬戶以上。其中,北京市30萬戶、天津市29萬戶、河北省180萬戶、山西省39萬戶、山東省35萬戶、河南省42萬戶。

粗算一下:300萬戶X4kW=1200萬千瓦。

按照單位造價(jià)3000~4000元估算,電網(wǎng)方面電力設(shè)施投資差不多需要1200X3000~4000元/kW=360~480億元。

顯然不是,這里肯定是要引入“同時(shí)率”的概——同時(shí)率是表征電力負(fù)荷特性的重要參數(shù),合理選取同時(shí)率是進(jìn)行電力負(fù)荷預(yù)測的重要環(huán)節(jié)之一。

在電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測中,負(fù)荷的最大值之和總是大于和的最大值,這是由于各個(gè)用戶不可能
同時(shí)在一個(gè)時(shí)刻達(dá)到用電量的最大值,反映這一個(gè)不等關(guān)系的系數(shù)就稱為同時(shí)率,也就是同
時(shí)率是電力系統(tǒng)綜合最高負(fù)荷與電力系統(tǒng)各組成單位的絕對最高負(fù)荷之和的比例。

所以說,如果一家裝了煤改電設(shè)備,功率4kW,那么他們家新增功率就是4kW。但是如果兩家裝了,則有可能因?yàn)閮杉疑盍?xí)慣的差異導(dǎo)致暖氣并不一定同時(shí)開。如果是10家、100家、1000家、10000家,該怎么算呢?

我們決定采用蒙特卡洛法做個(gè)嘗試。

蒙特·卡羅方法(Monte Carlo method),也稱統(tǒng)計(jì)模擬方法,是二十世紀(jì)四十年代中期
由于科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和電子計(jì)算機(jī)的發(fā)明,而被提出的一種以概率統(tǒng)計(jì)理論為指導(dǎo)的一類
非常重要的數(shù)值計(jì)算方法。是指使用隨機(jī)數(shù)(或更常見的偽隨機(jī)數(shù))來解決很多計(jì)算問題
的方法。與它對應(yīng)的是確定性算法。蒙特·卡羅方法在金融工程學(xué),宏觀經(jīng)濟(jì)學(xué),計(jì)算物理
學(xué)(如粒子輸運(yùn)計(jì)算、量子熱力學(xué)計(jì)算、空氣動力學(xué)計(jì)算)等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。

我們先看這張圖,沒錯(cuò)……實(shí)測數(shù)據(jù),9月的負(fù)荷和11月開始供暖的負(fù)荷差就這么大……這是一臺原來100kW,經(jīng)過煤改電改造成315kW的變壓器,從30kW左右最高跳到220kW。

 

蒙特洛卡算法做10000戶,我們機(jī)器跑不起來,所以只能做蒙特卡洛仿真100個(gè)用戶的數(shù)據(jù)。

此時(shí)空氣源熱泵的同時(shí)率約為0.73。

如果我們按照城區(qū)、城鄉(xiāng)結(jié)合、偏遠(yuǎn)農(nóng)村偏遠(yuǎn)山區(qū)去做分析,經(jīng)過簡單處理后的煤改電負(fù)荷如下:

 

按照不同地區(qū)人的出行習(xí)慣、作息方式選取不同的參數(shù)得到的蒙特卡洛仿真結(jié)果:

 

中間過程我們就不多說了,最后取得的得到這么一個(gè)符合煤改電的用電特點(diǎn)結(jié)論:

(1)根據(jù)實(shí)測數(shù)據(jù)和仿真結(jié)果分析,城區(qū)最大負(fù)荷同時(shí)率要大于城鄉(xiāng)結(jié)合部和農(nóng)村,約為1.4~1.7倍之間;城鄉(xiāng)結(jié)合部最大負(fù)荷同時(shí)率大于偏遠(yuǎn)農(nóng)村地區(qū)同時(shí)率,偏遠(yuǎn)平原農(nóng)村同時(shí)率略大于山區(qū)農(nóng)村同時(shí)率。主要是和城鄉(xiāng)居民的工作生活規(guī)律相關(guān),導(dǎo)致城市居民采暖時(shí)刻更為集中。

(2)在“煤改電”實(shí)際實(shí)施過程中,每戶配置采暖設(shè)備額定功率不是一個(gè)恒定的值,按照戶均80-100平米測算,每戶配置空氣源熱泵約為4kW左右,因此按照實(shí)際設(shè)備平均功率測算同時(shí)率約為0.45~0.75之間,其中,城區(qū)可按照0.7選取,其他地區(qū)可按0.5選取。

本次電采暖的對象更多的是非城區(qū)范圍(城區(qū)分散燒煤實(shí)際已經(jīng)不多了)。則我們可以得到在局部(一個(gè)村)的新增設(shè)備同時(shí)率取值大約為0.5比較合適,也就是說:

1.如果這300萬用戶全換成空氣源熱泵,大概有1200萬千瓦的計(jì)算負(fù)荷,大概他們在整個(gè)地區(qū)會提升不超過600萬千瓦的瞬時(shí)負(fù)荷。

2.如果按照電網(wǎng)提升600萬負(fù)荷來考慮,大概電網(wǎng)投資在150~200億是合理的。(不含終端,只算電網(wǎng),這里面有個(gè)小問題就是我們只算了100戶,如果算1萬戶、10萬戶的功率曲線,可能會稍有變化,計(jì)算量有點(diǎn)大,自己的筆記本跑不動,我們覺得可能其實(shí)差不是太多)

3這些負(fù)荷基本上只持續(xù)4個(gè)月(實(shí)際就是不到一年的1/3),效率不是太高(這部分容量利用小時(shí)也就是1500小時(shí)),對電網(wǎng)這200億的投入實(shí)際上是非常不劃算。

負(fù)荷時(shí)間短,投資規(guī)模巨大,可見,煤改電在北方地區(qū)的推廣需要政策支撐。

目前,以北京地區(qū)為代表,一些地方政府出臺了相關(guān)政策補(bǔ)貼電網(wǎng)投資。例如,北京、山西太原10千伏及以下配套補(bǔ)貼30%,天津按照每戶2800元補(bǔ)貼,山西陽泉、晉城、長治等地也有一定的補(bǔ)貼,但是注意目前其他地方統(tǒng)統(tǒng)木有!

還有一個(gè)很重要的因素,就是煤改電后期運(yùn)行費(fèi)用,首先沒有政策肯定是用不起的!目前一些地方主要靠執(zhí)行峰谷電價(jià)、政府補(bǔ)貼的方式來減低居民用電成本,我們從網(wǎng)上捋了捋一些地方政府出臺政策:

在國家層面,2017年9月19日,一個(gè)關(guān)系著能不能用得起清潔供暖的文件出臺,國家發(fā)改委印發(fā)北方地區(qū)清潔供暖價(jià)格政策意見。

要求按照“企業(yè)為主、政府推動、居民可承受”的方針,建立有利于清潔供暖價(jià)格機(jī)制,綜合運(yùn)用完善峰谷價(jià)格、階梯價(jià)格,擴(kuò)大市場化交易等價(jià)格支持政策,促進(jìn)北方地區(qū)加快實(shí)現(xiàn)清潔供暖,正式拉開北方地區(qū)清潔供暖價(jià)格政策落地的序幕。

針對煤改電電價(jià)政策,這個(gè)文件提出了三大法寶,具體內(nèi)容可去發(fā)改委網(wǎng)站上找:

一、是分時(shí)電價(jià)機(jī)制,也就是現(xiàn)在一些地方采取的峰谷電價(jià)政策。

二、是優(yōu)化階梯電價(jià)政策,目前開展煤改電地區(qū)基本上都取消執(zhí)行階梯電價(jià)。

三、是開展市場化交易,目前基本集中在前兩個(gè)措施,第三個(gè)措施如何實(shí)行還需拭目以待。

 

 
 
 
結(jié)語

 

基本上我們對煤改電這件事兒,有這么幾個(gè)想法。

首先,改電的建設(shè)成本和運(yùn)營成本都比較高,對于大城市比如北京應(yīng)該有市場,其它地區(qū),目前來看電網(wǎng)企業(yè)改造的確負(fù)擔(dān)有點(diǎn)重,老百姓負(fù)擔(dān)也有點(diǎn)重,政府負(fù)擔(dān)也有點(diǎn)重。

其次,考慮可能的沒有氣的情況,改電的確靠譜一些,其實(shí)局部改電,電、氣結(jié)合也許是可以實(shí)施的,完全值得研究。

第三,按照蒙特卡洛方法去仿真后說明,并不是按照每戶新增的負(fù)荷去算投資,電網(wǎng)建設(shè)實(shí)際上能夠計(jì)算出來打個(gè)折這是本篇比較有技術(shù)含量的一部分分析,有興趣可以探討。

第四,匆匆寫完以后今天和一個(gè)好朋友探討這個(gè)問題的時(shí)候提出了我的另外幾個(gè)觀點(diǎn):

  1. 煤改電的成本是電網(wǎng)建設(shè)成本,是否應(yīng)該納入輸配電價(jià)核算;

  2. 第二,煤改電實(shí)施后是否真的可以受益于電力體制改革,現(xiàn)貨市場的推進(jìn),也許過一兩年,低谷電價(jià)真的降到幾分錢了呢?

 

 

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